|  | 27 апреля 2016 | Новости науки и техники

Исследователи обнаружили абсолютно новое состояние молекул воды

Кристаллы берилла


Технология рассеивания нейтронов и компьютерное моделирование продемонстрировали ученым неожиданное и уникальное поведение молекул воды при некоторых чрезвычайных условиях, которое не соответствует ни одному из известных состояний этого вещества, твердому, жидкому или газообразному. Ученые из Национальной лаборатории Ок-Ридж (Oak Ridge National Laboratory, ORNL) описали это термином туннельное состояние молекул воды. В такое состояние молекулы воды переходят, когда они находятся в шестигранных каналах, пролегающих внутри кристалла берилла, диаметр которых равен 5 ангстремам, Ангстрем - это десятая часть от миллиардной части метра, 1 ангстрем - это диаметр атомов некоторых химических элементов.

Данное открытие было сделано при помощи источника нейтронов Spallation Neutron Source, находящегося в распоряжении ученых ORNL. А результаты данного открытия прольют свет на некоторые загадки поведения воды в почве, горных породах в порах молекулярных мембран и т.п. Кроме этого, результаты окажут влияние на некоторые другие дисциплины и области науки.

"При низких температурах вода, находящаяся в туннельном состоянии, демонстрирует квантовое движение через потенциальные "стены", которое запрещено в обычном физическом мире" - рассказывает Александр Колесников, ведущий исследователь, - "Это означает, что атомы водорода и кислорода молекулы "делокализованы", они находятся сразу во всех шести симметричных возможных положениях одновременно. Это - одно из тех явлений, которые происходят только в призрачном квантовом мире и не имеют аналогов в мире обычной физики".

Во время предыдущих исследований ученые обнаружили туннельное состояние атомов водорода, но тот факт, что и более сложные молекулы воды также могут находиться в таком состоянии, беспрецедентен сам по себе. Технология рассеивания нейтронов показала, что атомы молекулы воды "делокализуются" вокруг некоего условного кольца и, таким образом, молекула воды принимает весьма необычную многогранную форму.

"Эксперименты показали, что средняя кинетическая энергия атомов водорода молекулы воды, находящейся в туннельном состоянии при температуре, близкой к температуре абсолютного нуля, приблизительно на 30 процентов меньше, чем энергия атомов водорода воды в обычном жидком или твердом состоянии" - рассказывает Александр Колесников, - "И этот факт полностью противоречит всем существующим моделями и теориями".

И в заключение следует отметить, что для того, чтобы молекулы воды перешли в туннельное состояние, совсем недостаточно "загнать" их в любую узкую полость. Как показали компьютерные расчеты, что "катализатором" перехода молекул воды в туннельное состояние являются вибрационные колебания структуры кристалла берилла, которые имеют весьма своеобразную динамику.




Ключевые слова:
Вода, Молекула, Атом, Кислород, Водород, Состояние, Туннельное, Канал, Кристалл, Квантовая, Механика, Физика

Первоисточник

Другие новости по теме:
  • Углеродные нанотрубки превращают воду в лед при температуре выше точки ее к ...
  • Ученым впервые удалось измерить изменения энергии атомов во время химическо ...
  • Ученые обнаружили уникальную форму льда, формирующегося в присутствии графе ...
  • Ученым удалось нагреть воду до 600 градусов Цельсия за одну триллионную дол ...
  • Самая маленькая в мире "бутылка" вмещает только одну молекулу воды.




  • 27 апреля 2016 10:36
    #1 Написал: Bond013

    Публикаций: 0
    Комментариев: 271
    "И этот факт полностью противоречит всем существующим моделями и теориями".

    То-ли ещё будет wink
        
    27 апреля 2016 12:40
    #2 Написал: beany85

    Публикаций: 0
    Комментариев: 1018
    Как показали компьютерные расчеты, что "катализатором" перехода молекул воды в туннельное состояние являются вибрационные колебания структуры кристалла берилла, которые имеют весьма своеобразную динамику.
    вибрация выстраивает молекулы воды, чего здесь удивительного?...


    --------------------
        
    27 апреля 2016 14:35
    #3 Написал: FomaNeverujuwij

    Публикаций: 0
    Комментариев: 3811
    Цитата: beany85
    чего здесь удивительного?

    Удивительно то, что ученым удалось зарегистрировать и более-менее изучить данное явление


    --------------------
        
    27 апреля 2016 14:40
    #4 Написал: Rsa

    Публикаций: 0
    Комментариев: 502
    Просто при таких узких каналах нельзя рассматривать молекулы воды в отрыве от окружающего их кристалла. Наверняка там происходит какое-то физико-химическое взаимодействие: устанавливаются временные водородные связи, формируются какие-то гидраты, или под действием вибрации создается какое-то подобие сверхтекучести, что в конечном итоге и приводит к энергетической выгодности именно такого состояния всей системы кристалл-вода, а не каждой конкретной молекулы воды в отдельности.
        
    28 апреля 2016 01:15
    #5 Написал: Pulsar

    Публикаций: 0
    Комментариев: 301
    Да при сверхнизких температурах регулярно наблюдаются необычные явления: то сверхпроводимость металлов, то сверхтекучесть гелия, например.
        
    30 апреля 2016 19:05
    #6 Написал: student1991st

    Публикаций: 0
    Комментариев: 0
    Синапсы нейронов тоже трубки. Может это открытие хоть немного прояснит природу сознания.
        
    6 мая 2016 14:20
    #7 Написал: enigman

    Публикаций: 0
    Комментариев: 168
    student1991st, синапсы работают при температурах весьма далеких от абсолютного нуля и имеют диаметр много более 0,1 нм
        
    13 июня 2016 03:54
    #8 Написал: Helltorn

    Публикаций: 0
    Комментариев: 259
    Парадокс в том что при абсолютном ноле энтропия молекул воды равна практически нолю, что на несколько десятков порядков меньше чем у молекул воды при комнатной температуре, а измерения фиксируют разницу в 30% (чего не может быть). Следовательно молекулы переходят в квантовое сверхтекучее состояние и внутренняя кинетическая энергия вибраций кристалла имеет гигантские значения. Вопрос: Откуда она берется и как сохраняется не рассеиваясь?
    Возможно это часть недоступной пока Новой теории физики, которую пока трудно свести концы с концами...
        

    Информация

    Посетители, находящиеся в группе Гости, не могут оставлять комментарии к данной публикации.